Stomatal behavior and components of the antioxidative system in coffee plants under water stress

Abstract

Coffee (Coffea arabica) plants show a positive relationship between stomatal closure and formation and accumulation of H2O2. However, for coffee plants under water restriction such relationship has never been studied. The objective of the present study was evaluate the stomatal movement and the antioxidant capacity of coffee seedlings under different water regimes. Eight months old coffee seedlings of cv. Catuaí IAC 99 were submitted to field capacity, gradual and total suspension of irrigation during a period of 21 days. Evaluations of leaf water potential (Ψ w) were performed in the beginning of the morning, and stomatal resistance, transpiration rate and vapor pressure deficit were determined at 10 am and 5 pm. All biochemical and enzymatic determinations were performed in leaves collected at 5 pm. Evaluations and samplings were performed at three days intervals. There was no variation in Ψ w during the evaluated period for plants in field capacity. However, an expressive decrease of Ψ w following day 12, reaching values near -2.5 MPa at the end of the experiment was observed for plants submitted to gradual suspension of irrigation. For plants submitted to total suspension of irrigation, Ψ w decreases after the sixth day, reaching -2.5 MPa at day 15. The decay of Ψ w in plants submitted to gradual and total suspension of irrigation reflected in increased stomatal resistance and in a decreased transpiration rate leading to an increase in hydrogen peroxide formation and, on final stages, increase in lipid peroxidation. As a conclusion, an increase in the activity of antioxidant enzymes as well as in the levels of ascorbate and dehydroascorbate was observed, which act in the detoxification of free radicals formed as result of the water stress.

Para o cafeeiro (Coffea arabica) existe uma comprovada relação positiva entre fechamento estomático e formação e acúmulo de H2O2. Entretanto, tal relação para a cultura sob restrição hídrica ainda não foi estudada. Avaliou-se o movimento estomático e a capacidade antioxidante em mudas de cafeeiro sob diferentes regimes hídricos. Mudas de cafeeiro cv. Catuaí IAC 99, com oito meses de idade, foram submetidas à capacidade de campo, suspensão gradativa e suspensão total da irrigação por um período de 21 dias. Foram realizadas avaliações do potencial hídrico (Ψ w) foliar na antemanhã e resistência estomática, taxa transpiratória e déficit de pressão de vapor foram avaliados as 10h00 e 17h00. As determinações bioquímicas e enzimáticas foram realizadas em folhas coletadas às 17h00. Todas as avaliações e coletas foram realizadas em intervalos de três dias. Nas plantas em capacidade de campo não houve variação no Ψ w durante o período de avaliação. Para a suspensão gradativa da irrigação, houve queda expressiva a partir dos 12 dias, chegando próximo a -2,5 Mpa, ao final do experimento. Já nas plantas em suspensão total da irrigação observou-se queda no Ψ w a partir do sexto dia, chegando a -2,5 MPa aos 15 dias. A queda no Ψ w para as plantas em suspensão gradual e total da irrigação refletiu em aumentos na resistência estomática e diminuição da taxa transpiratória, ocasionando aumento na formação de peróxido de hidrogênio e nos períodos finais, aumentos na peroxidação de lipídios. Em conseqüência obervaram-se aumentos na atividade das enzimas antioxidantes, bem como nos teores de ascorbato e dehidroascorbato, atuando na detoxificação dos radicais livres formados em função do estresse.